MX2014011204A

MX2014011204A - Metodos y sistemas para energia termica de fondo de pozo para perforaciones de pozo verticales.

Info

Publication number: MX2014011204A
Application number: MX2014011204A
Authority: MX
Inventors: Kent Hytken
Original assignee: Future Energy Llc
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2015-07-06
Also published as: WO2013142242A1; AR090449A1; CA2867873A1; MX352899B; CA2867873C; CO7071119A2; US9670761B2; US20150041128A1

Abstract

Se describen sistemas y métodos para el suministro aumentado de energía térmica a perforaciones de pozo verticales. En una modalidad, un método comprende calentar un fluido de transferencia de calor; circular continuamente el fluido de transferencia de calor en una perforación de pozo vertical a un intercambiador de calor de fondo de pozo; hacer avanzar el agua de alimentación caliente en la perforación de pozo vertical al intercambiador de calor de fondo de pozo, en donde el intercambiador de calor de fondo de pozo de configura para transferir el calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación caliente para generar vapor de alta calidad; transmitir el vapor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo a una formación subterránea, mediante lo cual la energía térmica del vapor causa una reducción en la viscosidad de los hidrocarburos en la formación subterránea; inyectar un lavado de incrustación de ácido para contrarrestar la acumulación de incrustación del agua de alimentación caliente sobre el intercambiador de calor de fondo de pozo y regresar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo al calentador de fluido térmico superficial para el recalentamiento y recirculación en la perforación de pozo vertical.

Description

MÉTODOS Y SISTEMAS PARA ENERGÍA TÉRMICA DE FONDO DE POZO PARA PERFORACIONES DE POZO VERTICALES ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona generalmente a métodos y sistemas para la producción de hidrocarburos a partir de varias formaciones subterráneas subsuperficiales. La inyección de vapor de fondo de pozo de la presente invención, es un procedimiento novedoso a una aplicación muy exitosa de inyección de vapor superficial en depósitos de aceite pesado que comenzaron a fines de los años de 1950. Actualmente, la inyección de vapor también se utiliza en formaciones de aceite ligero para incrementar la recuperación del aceite residual después del agotamiento de la presión del depósito. El vapor presurizado puede adicionar nueva presión al depósito subterráneo de aceite ligero mientras que el vapor funde el aceite fuera de la roca el vapor se condensa a agua y el agua actuará como un mecanismo de impulsión para empujar el aceite a través del depósito a los pozos de producción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Varias modalidades de la presente invención proporcionan el suministro mejorado de energía térmica de fondo de pozo, o calor y vapor, para incrementar la eficiencia de recuperación de hidrocarburos a partir de una formación subterránea subsuperficial.

En un aspecto, un método comprende calentar un fluido de transferencia de calor; circular el fluido de transferencia de calor en una perforación de pozo vertical a un intercambiador de calor de fondo de pozo ubicado en una cámara de vapor cerca del fondo de la perforación de pozo vertical; hacer avanzar el agua de alimentación caliente en la perforación de pozo vertical al intercambiador de calor de fondo de pozo, en donde el intercambiador de calor de fondo de pozo se configura para transferir calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación caliente para generar vapor de alta calidad; transmitir el vapor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo en una formación subterránea, mediante lo cual la energía térmica del vapor de alta calidad causa una reducción en la viscosidad de los hidrocarburos en la formación subterránea; inyectar un lavado de incrustación de ácido para remover la acumulación de incrustación en el intercambiador de calor de fondo de pozo desde el agua de alimentación caliente; y regresar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo al calentador de fluido térmico superficial.

En otro aspecto, un sistema comprende una perforación de pozo vertical; un intercambiador de calor de fondo de pozo ubicado en una posición de fondo de pozo cerca del fondo de la perforación de pozo vertical; un sistema de circuito de fluido de transferencia de calor para circular continuamente el fluido de transferencia de calor calentado en una perforación de pozo·vertical al intercambiador de calor de fondo de pozo; un sistema de agua de alimentación para proporcionar agua de alimentación en la perforación de pozo vertical al intercambiador de calor de fondo de pozo; y un sistema de lavado de incrustación de ácido para inyectar un lavado de incrustación de ácido para contrarrestar la acumulación de incrustación en el intercambiador de calor de fondo de pozo del agua de alimentación; en donde el intercambiador de calor de fondo de pozo se configura para transferir calor desde el fluido de transferencia de calor calentado al agua de alimentación para generar vapor de alta calidad; en donde el vapor se transmite desde el intercambiador de calor de fondo de pozo a una formación subterránea, mediante lo cual la energía térmica del vapor de alta calidad causa una reducción sustancial en la viscosidad de los hidrocarburos en la formación subterránea; y en donde el sistema de circuito de fluido de transferencia de calor se configura para regresar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo al calentador de fluido térmico superficial donde va a ser recalentado.

En otro aspecto, un método comprende calentar un fluido de transferencia de calor; circular continuamente el fluido de transferencia de calor en una perforación de pozo vertical a un intercambiador de calor de fondo de pozo; transferir la energía térmica del fluido de transferencia de calor a una formación subterránea a través de un intercambiador de calor de fondo de pozo, mediante lo cual la energía térmica transferida a la formación subterránea causa una reducción en la viscosidad de los hidrocarburos en la formación subterránea; regresar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo al calentador de fluido térmico superficial que es recalentado; y recuperar los hidrocarburos licuados utilizando una bomba sumergible eléctrica (ESP) o barra aspirante que incluye una bomba de sumidero ubicada cerca del fondo de la perforación de pozo vertical.

En otro aspecto, un sistema comprende una perforación de pozo vertical; un intercambiador de calor de fondo de pozo ubicado en una posición de fondo de pozo de la perforación de pozo vertical; un sistema de circuito de fluido de transferencia de calor para circular continuamente el fluido de transferencia de calor calentado en una perforación de pozo vertical al intercambiador de calor de fondo de pozo; y una bomba sumergible eléctrica (ESP) o una barra aspirante configurada para recuperar los hidrocarburos licuados ubicada cerca del fondo de la perforación de pozo vertical, en donde el intercambiador de calor de fondo de pozo se configura para transferir la energía térmica desde el fluido de transferencia de calor calentado a una formación subterránea, mediante lo cual la energía térmica transferida a la formación subterránea causa una reducción en la viscosidad de los hidrocarburos en la formación subterránea; y en donde el sistema de circuito de fluido de transferencia de calor se configura para regresar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo al calentador de fluido térmico superficial que es recalentado. El uso de una barra aspirante o bomba sumergible eléctrica (ESP) puede dar por resultado una acción cíclica referida como estimulación de vapor cíclica o "soplar y resoplar".

En otro aspecto, un método comprende calentar un fluido de transferencia de calor; circular continuamente el fluido de transferencia de calor en una perforación de pozo vertical a un intercambiador de calor de fondo de pozo; transferir la energía térmica desde el fluido de transferencia de calor a una formación subterránea a través de un intercambiador de calor de fondo de pozo, mediante lo cual la energía térmica transferida a la formación subterránea causa una reducción en la viscosidad de los hidrocarburos en la formación subterránea; regresar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo al calentador de fluido térmico superficial que es recalentado; y recuperar los depósitos de aceite licuado desde el drenaje por gravedad en una perforación de pozo horizontal y bombear los depósitos de aceite licuado a la superficie a través de una linea de producción con la ayuda de una barra aspirante o bomba sumergible eléctrica (ESP).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración esquemática de una perforación de pozo vertical con un intercambiador de calor de fondo de pozo de acuerdo con una modalidad; La Figura 2 es una ilustración esquemática de una combinación de una perforación de pozo vertical con un intercambiador de calor de fondo de pozo y una perforación de pozo de recuperación de aceite horizontal de acuerdo con una modalidad; La Figura 3 es una ilustración esquemática de una perforación de pozo vertical con un intercambiador de calor de fondo de pozo de acuerdo con una modalidad; La Figura 4 es una ilustración esquemática de una combinación de una perforación de pozo vertical con un intercambiador de calor de fondo de pozo y una perforación de pozo de recuperación de aceite horizontal de acuerdo con una modalidad; La Figura 5 es una ilustración esquemática de una perforación de pozo vertical con un intercambiador de calor de fondo de pozo de acuerdo con una modalidad; y La Figura 6 es una ilustración esquemática de una combinación de una perforación de pozo vertical con un intercambiador de calor de fondo de pozo y una perforación de pozo de recuperación de aceite horizontal de acuerdo con una modalidad.

Mientras que la invención es susceptible a varias modificaciones y formas alternativas, modalidades especificas de la misma se muestran a manera de ejemplo en los dibujos y se pueden describir en la presente en detalle. Los dibujos no están a escala. Sin embrago, se debe entender que los dibujos y la descripción detallada de los mismos no proponen para limitar la invención a la forma particular descrita, sino al contrario, la intención es cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que se encuentran dentro del espíritu y alcance de la presente invención como es definido por las reivindicaciones adjuntas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La cantidad estimada total de aceite en un depósito de aceite, incluyendo el aceite tanto producible como no producidle es llamada el aceite en el lugar. Sin embargo, debido a las características del depósito y las limitaciones en las teenologías de extracción de petróleo, solamente una fracción de este aceite se puede llevar a la superficie, y es únicamente esta fracción producible que se considera que son reservas comprobadas. La relación de reservas de aceite producible al aceite en el lugar total para un campo dado es frecuentemente referida como el factor de recuperación. Los factores de recuperación varían grandemente entre los campos de aceite. El factor de recuperación de cualquier campo particular puede cambiar a través del tiempo en base a la historia de operación y en respuesta a los cambios en la teenología y la economía. El factor de recuperación puede elevarse a través del tiempo si se hace inversión adicional en las técnicas de recuperación de aceite aumentada (EOR) tal como la inyección de vapor, inyección de C02, inyección de surfactantes, inundación con agua, recuperación de aceite mejorado microbiano u otras aplicaciones de EOR.

La presente invención puede proporcionar vapor de alta calidad a los depósitos subterráneos combinado con otros métodos que aumentarán los depósitos. Algunos de los métodos podrían ser solventes calentados, gas calentado y surfactantes.

Los surfactantes son compuestos que disminuyen la tensión superficial de un líquido, la tensión interfacial entre dos líquidos, o aquella entre un líquido y un sólido. Los surfactantes pueden actuar como agentes humectantes, emulsificantes, agentes espumantes y dispersantes. Los surfactantes son usualmente compuestos orgánicos que son anfifílicos, lo que significa que contienen tanto grupos hidrofóbicos como grupos hidrofílicos. Por lo tanto, una molécula de surfactante contendrá tanto un componente insoluble en agua (y soluble en aceite) como un componente soluble en agua. Las moléculas de surfactante se difundirán en el agua y se adsorberán en las interfaces entre el aire y el agua o en la interface entre el aceite y el agua, en el caso donde el agua se mezcla con el aceite.

Los surfactantes y solventes combinados con la inyección de vapor de fondo de pozo tienen el potencial para incrementar significativamente la recuperación de aceite sobre aquella de la inundación de agua convencional. La disponibilidad de un gran número de estructuras de surfactante hace posible conducir un estudio sistemático de la relación entre la estructura de surfactante y su eficacia para la recuperación de aceite. También, la adición de un álcali tal como carbonato de sodio hace posible la generación in situ de surfactante y la reducción significativa de la adsorción de surfactante. Además de la reducción de la tensión interfacial a los valores ultra-bajos, los surfactantes y el álcali se pueden diseñar para alterar la humectabilidad seguida por la inyección de vapor para aumentar la recuperación de aceite.

Se diseña un proceso de surfactante alcalino para aumentar las imbibiciones espontáneas en las formaciones de carbonato, húmedas de aceite, fracturadas. El control de la movilidad es esencial para la EOR de vapor-surfactante para mejorar la eficiencia de barrido del surfactante y el vapor inyectado en los depósitos fracturados.

Los problemas sobre el agotamiento de recursos de hidrocarburo ligero disponibles y fáciles de encontrar ha conducido al desarrollo de procesos para la recuperación más eficiente de recursos de hidrocarburo no convencionales disponibles. Los procesos de producción de petróleo In Situ se pueden utilizar para remover los hidrocarburos de las formaciones subterráneas. In Situ se refiere a las téenicas de recuperación de petróleo en la tierra que aplican calor, vapor o solventes en una formación subterránea. Las propiedades químicas y/o físicas del material de hidrocarburo en una formación subterránea necesitan ser cambiadas para permitir que los hidrocarburos sean más fácilmente removidos de la formación subterránea. Los cambios químicos y físicos pueden incluir procesos In Situ que producen fluidos removibles, cambios de composición, cambios de solubilidad, cambios de densidad, cambios de fase y/o cambios de viscosidad del material de hidrocarburo en la formación subterránea. Un fluido de transferencia de calor puede ser, pero no está limitado a, un gas, aceite, agua, sal fundida, un fluido no corrosivo que emplea el calentamiento ya sea de fase líquida o de fase de vapor, una emulsión, suspensión espesa y/o una corriente de partículas sólidas, sustancias químicas y solventes calentados que tienen características de flujo similares al flujo líquido.

En algunas modalidades, se puede utilizar una estructura tubular expandible en una perforación de pozo. Las estructuras tubulares expandibles se describen en, por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos No.5,366,012 de Lohbeck y la Patente de los Estados Unidos No.6,354,373 de Vercaemer y colaboradores, cada una las cuales se incorpora por referencia como si se expusiera completamente en la presente.

Los calentadores de fluido térmico se pueden colocar en perforaciones de pozo para calentar una formación subterránea durante un proceso In Situ. Ejemplos de procesos In Situ que utilizan calentadores de fluido térmico de fondo de pozo se ilustran en las Patentes de los Estados Unidos 2,634,961 de Ljungstrom; 2,732,195 de Ljungstrom; 2,780,450 de Ljungstrom; 2,789,805 de Ljungstrom; 2,923,535 de Ljungstrom; y 4,886,118 de Van Meurs y colaboradores; cada una de las cuales se incorpora por referencia como si se expusiera completamente en la presente.

El calor se puede aplicar a la formación subterránea de esquisto de aceite para pirolizar el kerógeno en la formación subterránea de esquisto de aceite. El calor también puede fracturar la formación subterránea para incrementar la permeabilidad de la formación subterránea. La permeabilidad incrementada puede permitir que el fluido de la formación subterránea, kerógeno y gas natural, viaje a un pozo de producción donde el fluido se remueve de la formación subterránea de esquisto de aceite. La inyección de vapor de alta presión, de alta calidad y calor aumentado se puede aplicar a las formaciones subterráneas de baja permeabilidad tal como una diatomita, esquisto de aceite, aceite hermético tal como aceite de esquisto, y gas de esquisto para fracturar térmicamente la formación subterránea para incrementar la permeabilidad de la formación subterránea que permite la mejor inyección de vapor, la inyección de calor conductivo y convectivo para de esta manera incrementar la producción de aceite y la recuperación de aceite.

Una fuente de calor se puede utilizar para calentar el aceite pesado, arenas de aceite, esquisto de aceite, aceite estancado tal como aceite de esquisto, o cualquier otra formación subterránea. Los calentadores de fondo de pozo se pueden utilizar para calentar la formación subterránea mediante vapor, convección o conducción. En lo que podría conducir a una de las innovaciones más revolucionarias en la historia de la industria de aceite, esta teenología tiene una manera para mejorar el bitumen, aceite de esquisto, aceite estancado y aceite pesado en el depósito. La circulación continua de sal fundida o un fluido de trabajo calentado no corrosivo sintético en una tubería de serpentín de fondo de pozo u otra configuración de tubería actúa como un proceso de calentamiento conductivo o de vapor de alta calidad que elevará la temperatura subsuperficial· al punto donde el depósito, en efecto, actúa como una refinería. El producto de aceite es tan móvil como el agua. El calor conductivo o vapor de alta calidad con diluyentes actúa como una refinería y produce productos de aceite ligero y crudo sintético gue dejan que el coque permanezca en la subsuperficie y esto logrará más recuperación de aceite que es un producto de alta calidad. Esto conducirá a mejor composición del producto mejorado y mejor eficiencia de recuperación. Como sucede en una refinería, los productos más ligeros son hervidos, dejando los componentes más pesados atrás. El aceite mejorado además puede ser refinado en productos tales como gasolina y combustible de chorro. La refinación en el depósito en realidad sería un desarrollo teenológico mayor. El mejoramiento del bitumen ahora se hace dentro especialmente en recipientes de acero construidos donde las temperaturas, presiones y otras condiciones se pueden controlar estrictamente. Para lograr este mejoramiento en la subsuperficie, el depósito sirve como un recipiente gigante que puede permitir velocidades de reacción mucho menores. El recipiente en la tierra es mucho más grande y puede conducir durante un año antes que un minuto un rendimiento en una refinería donde necesitaría cierto rendimiento a través de un recipiente, que induce una cierta velocidad de reacción; de otra manera, no tendría bastante productividad.

El elemento de calentamiento de fondo de pozo genera energía convectiva, conductiva o radiante que calienta el entubado. Un material de relleno sólido granular se puede colocar entre el entubado y la formación subterránea. El entubado puede calentar conductivamente el material de relleno, tal como un gas, que a su vez conductivamente calienta la formación subterránea. En algunos ejemplos, el vapor se utiliza para calentar el material de relleno, que a su vez puede calentar la formación subterránea. El vapor se puede generar en el fondo del pozo, como es descrito en la Figura 1, por ejemplo. El entubado de la perforación de pozo puede incluir tubería aislada al vacío. Una impulsión de gas con la presión deseada podría ser empleada para empujar de manera efectiva el calor lejos de la perforación de pozo y en la formación subterránea.

En la recuperación de hidrocarburos de drenaje por gravedad asistida con vapor (SAGD) convencional, típica, de una formación subterránea subsuperficial, el vapor se genera en la superficie y se transmite a la perforación de pozo horizontal. La pérdida en la calidad del vapor es debido a la distancia grande que el vapor viaja sobre la superficie de la caldera a la perforación de pozo de inyección, hacia abajo de la perforación de pozo de inyección vertical y luego en la perforación de pozo horizontal que puede dar por resultado la degradación de la calidad del vapor a través de la pérdida de calor sustancial. Las pérdidas de calor más significativas están en las perforaciones de pozo verticales y horizontales. De esta manera, el vapor superficial que se suministra a los hidrocarburos en una formación subterránea subsuperficial, por ejemplo, no puede ser un vapor de alta calidad. La degradación del vapor podría condensar a agua en la segunda mitad de o dos tercios de la perforación de pozo horizontal de 2,000 pies lineales, que dará por resultado solamente una inundación de agua caliente, que sustancialmente reducirá los hidrocarburos recuperados de una formación subterránea subsuperficial. Las consecuencias serán una relación de vapor a aceite más alta y un proyecto menos económico.

Las modalidades de la presente invención se dirigen a varios métodos y sistemas para recuperar recursos de petróleo utilizando perforaciones de pozo verticales y horizontales en estratos de formación subterránea geológicos desde una posición vertical. Las estructuras geológicas propuestas para ser penetrada de esta manera pueden ser costuras de carbón mineral, uranio, hidrato de metano, hidrocarburos pesados y ligeros de una formación subterránea subsuperficial que lleva estratos para incrementar el gasto de flujo desde una perforación de pozo preexistente. Otros usos posibles para las modalidades descritas se pueden utilizar para la inyección de vapor de alta calidad, de alta presión para la fracturación con vapor de formaciones subterráneas de baja permeabilidad tal como aceite pesado de baja gravedad, diatomita, aceite estancado, aceite de esquisto, gas de esquisto, lixiviación de mineral de uranio y azufre a partir de formaciones subterráneas en el fondo o para introducir canales horizontales y verticales para la inyección de vapor, solventes calentados y sustancias químicas, por ejemplo. Aquellos expertos en la téenica entenderán que varias modalidades descritas en la presente pueden tener otros usos que son contemplados dentro del alcance de la presente invención.

Con referencia primero a la Figura 1, se ilustra una vista de sección transversal de una modalidad de un arreglo de intercambiador de calor de fondo de pozo 100 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. De acuerdo con el arreglo 100 de la Figura 1, las pérdidas de calor de la perforación de pozo dan por resultado vapor de menor calidad que se reduce a través del uso de un sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110.

De acuerdo con la modalidad ilustrada en la Figura 1, el sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 se ubica dentro de una perforación de pozo vertical 130. En varias modalidades, la profundidad del intercambiador de calor de fondo de pozo variará de acuerdo con la profundidad de la formación subterránea. Por ejemplo, en varias modalidades, la profundidad de la perforación de pozo vertical 130 puede estar entre varios cientos de pies y 10,000 mil pies o más.

En la modalidad de la Figura 1, la perforación de pozo vertical 130 incluye cadenas de tubería concéntricas formadas para permitir que varios fluidos fluyan a través de las mismas. El agua de alimentación caliente se inyecta en la perforación de pozo vertical 130 hacia abajo a través del anillo del entubado o la cadena de tubería concéntrica más exterior 120. El sistema de intercambiador de calor de fondo de pozo 110 se configura para evaporar instantáneamente el agua de alimentación caliente en vapor 129, y el vapor de alta calidad se dirige a los hidrocarburos en una formación subterránea subsuperficial a través de, por ejemplo, perforaciones 128 en la perforación de pozo 130. Las perforaciones 128 se ilustran esquemáticamente en la Figura 1, cerca del fondo de la perforación de pozo vertical 130. El vapor de alta calidad se dirige en los estratos geológicos alrededor de la perforación de pozo vertical 130.

El vapor de alta calidad adiciona energía térmica a los hidrocarburos de una formación subterránea subsuperficial y sirve para reducir la viscosidad de los hidrocarburos de un depósito de formación subterránea subsuperficial, causando que los hidrocarburos de una formación subterránea subsuperficial fluyan hacia abajo debido al drenaje por gravedad. Los hidrocarburos de la formación subterránea subsuperficial se capturan y se llevan a la superficie a través de una bomba de barra aspirante 140 o una bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 y se transportan a uno o más tanques (no mostrados) sobre la superficie. A este respecto, una bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 y/o una barra aspirante 140 se proporciona en un punto suficientemente profundo para bombear los hidrocarburos fluyentes a la superficie. La bomba sumergible eléctrica (ESP) 140 y todo el cableado eléctrico necesario para la operación y control de la bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 se proporcionan dentro de una cadena de tubería que también puede incluir una bomba de barra aspirante 140. En la modalidad ilustrada, la cadena de tubería que forma la bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 y la bomba de barra aspirante 140 pueden o no pueden ser concéntricas con otras cadenas de tubería en el arreglo de intercambiador de calor de fondo de pozo 100. Por supuesto, aquellos expertos en la téenica reconocerán que la bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 y la bomba de barra aspirante 140 se pueden ubicar de manera diferente en modalidades diferentes. El uso de una barra aspirante puede dar por resultado una acción cíclica referida como estimulación de vapor cíclica o "soplar y resoplar".

En la modalidad de la Figura 1, la perforación de pozo 130 y las diversas cadenas de tubería se pueden formar de una cadena de tubería en serpentín aislada o cadena de tubería roscada aislada tal como la tubería roscada aislada de Macaroni, la Tubería Aislada al Vacío o la tubería roscada aislada de Ter oentubado. La cadena de tubería en serpentín es bien conocida para aquellos expertos en la téenica y se refiere generalmente a la tubería de metal que es enrollada en un carrete grande. La tubería de roscado de Macaroni es bien conocida para aquellos expertos en la técnica. La tubería roscada aislada de Termoentubado es bien conocida para aquellos expertos en la técnica. La tubería en serpentín, la tubería de Termoentubado y la tubería roscada de Macaroni puede tener un diámetro de entre aproximadamente una pulgada a aproximadamente 3.25 pulgadas. Por supuesto, aquellos expertos en la técnica entenderán que las diversas modalidades no están limitadas a la tubería en serpentín y la tubería enroscada, o a cualquier de las dimensiones particulares de la tubería.

Con referencia nuevamente a la Figura 1, un fluido de transferencia de calor calentado se suministra a través de una cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112. El fluido de transferencia de calor calentado se proporciona desde la superficie a una posición dentro de la perforación de pozo. El fluido de transferencia de calor calentado se bombea y se circula a través de la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 en un gasto de flujo muy alto para minimizar la pérdida de calor al agua de alimentación caliente. En una modalidad, la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 es un tubo que tiene un diámetro de aproximadamente 0.75 pulgadas o mayor. En otras modalidades, la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 se puede dimensionar de acuerdo con los factores tal como la capacidad de la bomba, la distancia entre la superficie y el fondo de la perforación de pozo vertical y el tipo de fluido de transferencia de calor, por ejemplo.

Adicionalmente, el agua de alimentación caliente se inyecta en el anillo del entubado o una cadena de tubería concéntrica más exterior separada 120. El agua de alimentación caliente se puede inyectar como una agua caliente supercrítica a una temperatura para maximizar la energía térmica antes de la conversión al vapor que es suministrado a los hidrocarburos en la formación subterránea subsuperficial. En la modalidad ilustrada, la cadena de tubería de agua de alimentación caliente 120 es la cadena de tubería más exterior en la configuración concéntrica o en el anillo del entubado.

En el intercambiador de calor de fondo de pozo 110 mostrado en la Figura 1, la cadena de tubería de entrada 112 conecta a una cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152 dentro de una porción de cámara de vapor 150 del intercambiador de calor de fondo de pozo 110. El fluido de transferencia de calor de la cadena de tubería de entrada 112 pasa a través de la tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo. El calor de la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152 vaporiza el agua de alimentación caliente en la cadena de tubería 120 dentro de la porción de cámara de vapor 150. Después de pasar a través del intercambiador de calor de fondo de pozo 110 y la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152, el fluido de transferencia de calor de retorno asciende nuevamente al calentador de fluido térmico superficial en la cadena de tubería de salida 114.

Un ensamblaje de empacador 154 con una válvula(s) de alimentación 156 controla el gasto del agua de alimentación caliente que se evapora instantáneamente en el intercambiador de calor de fondo de pozo 152. En una modalidad, la válvula(s) de alimentación 156 responde a las diferencias de presión entre el agua de alimentación caliente en la base de la cadena de tubería de agua de alimentación caliente 120 y la presión de vapor dentro de la porción de cámara de vapor 150 de modo que la calidad del vapor se mantiene en un alto valor.

En una cierta profundidad de la perforación de pozo, el fluido de transferencia de calor calentado en la cadena de tubería de entrada del fluido de transferencia de calor 112 evapora instantáneamente el agua de alimentación caliente en vapor de alta calidad que se dirige a través de las perforaciones 128 y en la formación subterránea.

Después de la transferencia del calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación caliente, el fluido de transferencia enfriado se regresa a la superficie a través de una cadena de tubería de salida de fluido de transferencia de calor frío 114. Una capa de aislamiento 116 se puede proporcionar entre la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 y la cadena de tubería de salida de fluido de transferencia de calor frío 114. En una modalidad, la configuración de cadena de tubería concéntrica tiene un diámetro exterior de entre 2.5 y 4.5 pulgadas o mayor, y en una modalidad particular tiene un diámetro exterior de 2.875 pulgadas, pero puede ser más grande dependiendo del tamaño de cada configuración de cadena de tubería concéntrica.

En ciertas modalidades, el fluido de transferencia de calor se puede circular a través de un sistema de circuito cerrado. A este respecto, un calentador de fluido térmico 111 ubicado en la superficie se puede configurar para calentar un fluido de transferencia de calor a una temperatura muy alta. El calentador de fluido térmico 111 se configura para operar en cualquiera de una variedad de fuentes de energía. Por ejemplo, en una modalidad, el calentador de fluido térmico 111 opera utilizando la combustión de un combustible que puede incluir gas natural, propano, metanol y biocombustible. El calentador de fluido térmico 111 también puede operar con electricidad y energía solar.

El fluido de transferencia de calor se calienta mediante el calentador de fluido térmico superficial a una temperatura muy alta. A este respecto, el fluido de transferencia de calor debe de tener un punto de ebullición muy alto. En una modalidad, el fluido de transferencia de calor es sal fundida con una alta temperatura de ebullición de aproximadamente 621°C (1150°F). De esta manera, el calentador de fluido térmico superficial calienta el fluido de transferencia de calor a una temperatura tan alta como 621°C (1150°F). En otras modalidades, el fluido de transferencia de calor sintético se calienta a una temperatura tan alta como 510°C (950°F) u otra temperatura menor. De preferencia, el fluido de transferencia de calor se calienta a una temperatura que es mayor que 371°C (700°F) para compensar la termodinámica de la conversión del agua de alimentación caliente a vapor. En otras modalidades, el fluido de transferencia de calor puede ser DowTherm™ y Syltherm™, por Dow Chemical, Therminol® o cualquier fluido de transferencia de calor no corrosivo sintético, por ejemplo.

Una bomba de fluido de transferencia de calor (no mostrada) de preferencia se ubica en el lado frío del calentador de fluido térmico. La bomba se puede dimensionar de acuerdo con las necesidades particulares del sistema como es implementado. Adicionalmente, un almacenamiento de reserva de vaporación instantánea en la superficie que contiene fluido de transferencia de calor adicional se incluye en el circuito cerrado para asegurar el fluido de transferencia de calor suficiente en el sistema del fondo de pozo.

En ciertas modalidades, se puede utilizar un surfactante para mejorar la efectividad del fluido de transferencia de calor. Los surfactantes son compuestos que disminuyen la tensión superficial entre un liquido y, por ejemplo, un sólido (tal como las paredes de la cadena de tubería). A este respecto, un aditivo de reducción de arrastre a base de surfactante se inyecta en la cadena de tubería concéntrica del fluido de transferencia de calor. El surfactante reduce de manera efectiva la caída de presión en el fluido de transferencia de calor e incrementa el gasto de flujo del fluido de transferencia de calor.

El uso del agua de alimentación caliente puede causar acumulación de incrustación en el arreglo de intercambiador de calor de fondo de pozo 100. Para reducir o remover la acumulación de incrustación, un lavado de incrustación de ácido se suministra a través de una cadena de tubería 160 al sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110. En la modalidad ilustrada de la Figura 1, una cadena de tubería 160 se dedica para el lavado de incrustación de ácido. En otras modalidades, la cadena de tubería 160 utilizada para el lavado de incrustación de ácido también se puede utilizar para el agua de alimentación caliente, por ejemplo, al sustituir temporalmente el agua de alimentación caliente por el lavado de incrustación de ácido o viceversa. En otras modalidades, la cadena de tubería 120 utilizada para el agua de alimentación caliente también se puede utilizar para el lavado de incrustación de ácido, por ejemplo, al sustituir temporalmente el lavado de incrustación de ácido por el agua de alimentación caliente. Varios materiales se pueden utilizados para el lavado de incrustación de ácido. En una modalidad, el lavado de incrustación de ácido es ácido clorhídrico (HCl).

La concentricidad de las diversas cadenas de tubería en la perforación de pozo vertical 130 se ilustra en la vista de sección transversal ilustrada en la Figura 1 y tomada a lo largo de I-I. En la modalidad ilustrada, un lavado de incrustación de ácido se lleva a través de una tubería más central 160. El fluido de transferencia de calor caliente se lleva hacia abajo a través de una cadena de tubería interior 112, y el fluido de transferencia enfriado se regresa hacia arriba a través de una cadena de tubería 114 afuera de la cadena de tubería interior 112. Una capa de aislamiento 116 se proporciona entre las dos cadenas de tubería más interiores para minimizar la pérdida de calor de la transferencia de calor del fluido de transferencia de calor calentado del fluido de transferencia enfriado que es regresado. El agua de alimentación caliente se lleva hacia abajo a través de la cadena de tubería más exterior 120. En este respecto, el agua de alimentación caliente puede absorber algo de calor residual del fluido de transferencia enfriado que es regresado. Como es mencionado en lo anterior, en la modalidad de la Figura 1, la bomba de barra aspirante 140 o una bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 se colocan en una manera no concéntrica, por ejemplo, dentro de una porción de la cadena de tubería concéntrica más exterior o el anillo del entubado 120.

Con referencia ahora a la Figura 2, se ilustra una vista de sección transversal de una segunda modalidad de un arreglo de intercambiador de calor de fondo de pozo 200 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El arreglo 200 de la Figura 2 es similar a la modalidad ilustrada en la Figura 1, pero con una diferencia en la manera en que se recuperan los hidrocarburos y se suministran a la superficie.

Como con la modalidad de la Figura 1, la Figura 2 ilustra una modalidad en la cual el sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 se ubica dentro de una perforación de pozo vertical 130. La perforación de pozo vertical 130 incluye cadenas de tubería concéntricas formadas para permitir que varios fluidos fluyan a través de las mismas. El agua de alimentación caliente se inyecta en la perforación de pozo vertical 130 a través de una tercera cadena de tubería concéntrica o el anillo del entubado 120. El sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 se configura para evaporar instantáneamente el agua de alimentación caliente en vapor 129, y el vapor se dirige en los hidrocarburos en una formación subterránea subsuperficial a través, por ejemplo, de las perforaciones 128 en la perforación de pozo 130. El vapor se dirige en los estratos geológicos alrededor de la perforación de pozo vertical 130.

Como con la modalidad de la Figura 1, en la modalidad de la Figura 2, un fluido de transferencia de calor calentado se suministra a través de una cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112. El fluido de transferencia de calor calentado se proporciona desde la superficie a una posición dentro de la perforación de pozo. El fluido de transferencia de calor calentado se bombea a través de la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 en un gasto de flujo muy alto para minimizar la pérdida de calor al agua de alimentación caliente.

El agua de alimentación caliente se inyecta ya sea en una cadena de tubería concéntrica separada de la configuración concéntrica o al anillo del entubado 120. En la modalidad ilustrada, la cadena de tubería de agua de alimentación caliente 120 es el anillo del entubado. El fluido de transferencia de calor calentado en la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 evapora instantáneamente el agua de alimentación caliente en vapor de alta calidad 129 que se dirige a través de las perforaciones 128 y en la formación subterránea subsuperficial.

En el intercambiador de calor de fondo de pozo 110 mostrado en la Figura 2, la cadena de tubería de entrada 112 conecta a una cadena de tubería de intercambiador de calor de fondo de pozo 152 dentro de una porción de cámara de vapor 150 del intercambiador de calor de fondo de pozo 110. El fluido de transferencia de calor de la cadena de tubería de entrada 112 pasa a través de la tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo. El calor de la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152 vaporiza el agua de alimentación caliente en la cadena de tubería 120 dentro de la porción de cámara de vapor 150. Después de pasar a través del intercambiador de calor de fondo de pozo 110 y la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152, el fluido de transferencia de calor de retorno asciende en la cadena de tubería de salida 114 al calentador de fluido térmico superficial para el recalentamiento y recirculación del fluido de transferencia de calor calentado.

Un ensamblaje empacador 154 con una válvula(s) de alimentación 156 controla el gasto de agua de alimentación caliente en el intercambiador de calor de fondo de pozo 110. En una modalidad, la válvula(s) de alimentación 156 responde a las diferencias de presión entre el agua de alimentación caliente en la base de la cadena de tubería de agua de alimentación caliente 120 y la presión de vapor dentro de la porción de cámara de vapor 150 de modo que la calidad del vapor se mantiene en un alto valor.

Después de la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación caliente, el fluido de transferencia enfriado se regresa a la superficie a través de una cadena de tubería de salida de fluido de transferencia de calor frío 114 al calentador de fluido térmico superficial para el recalentamiento y recirculación del fluido de transferencia de calor calentado. Una capa de aislamiento 116 se puede proporcionar entre la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 y la cadena de tubería de salida de fluido de transferencia de calor frío 114.

En ciertas modalidades, el fluido de transferencia de calor se puede circular a través de un sistema de circuito cerrado. En este respecto, un calentador de fluido térmico 111 se puede configurar para calentar un fluido de transferencia de calor a una alta temperatura. El calentador de fluido térmico 111 se puede ubicar sobre la superficie y se configura para operar en cualquiera de una variedad de fuentes de energía.

Un lavado de incrustación de ácido se suministra a través de una cadena de tubería 160 al sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110. En la modalidad ilustrada de la Figura 2, una cadena de tubería 160 se dedica para el lavado de incrustación de ácido. En otras modalidades, el anillo del entubado o la cadena de tubería concéntrica más exterior 120 utilizada para el agua de alimentación caliente también se pueden utilizar para el lavado de incrustación de ácido, por ejemplo, al sustituir temporalmente el lavado de incrustación de ácido por el agua de alimentación caliente.

La concentricidad de las diversas cadenas de tubería en la perforación de pozo vertical 130 se ilustra en la vista de sección transversal ilustrada en la Figura 2 y tomada a lo largo de II-II. En la modalidad ilustrada, un lavado de incrustación de ácido se lleva a través de una cadena de tubería más central 160. El fluido de transferencia de calor caliente se lleva hacia abajo a través de una cadena de tubería interior 112, y el fluido de transferencia enfriado se regresa hacia arriba a través de una cadena de tubería 114 exterior de la cadena de tubería interior 112 al calentador de fluido térmico superficial 111 para el recalentamiento y la recirculación. Una capa de aislamiento 116 se proporciona entre las dos cadenas de tubería más interiores para prevenir la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor calentado al fluido de transferencia enfriado que es regresado. El agua de alimentación caliente se lleva hacia abajo a través del anillo del entubado o la cadena de tubería concéntrica más exterior 120.

Como se mencionó en lo anterior, en la modalidad de la Figura 1, los hidrocarburos recuperados se suministran a la superficie por la vía de una bomba de barra aspirante o una bomba sumergible eléctrica (ESP) que se extiende dentro de la perforación de pozo 130. En contraste, en la modalidad de la Figura 2, un arreglo de recuperación incluye una perforación de pozo de producción de aceite vertical separada 180 y una perforación de pozo de recolección de aceite horizontal 182. A este respecto, el vapor adiciona energía térmica a los hidrocarburos de una formación subterránea subsuperficial y sirve para reducir la viscosidad de los hidrocarburos de un depósito de formación subterránea subsuperficial, causando que los hidrocarburos de una formación subterránea subsuperficial fluyan hacia abajo debido al drenaje por gravedad. Los hidrocarburos que fluyen hacia abajo (por ejemplo, por la vía del drenaje por gravedad) se recolectan en la perforación de pozo de recolección horizontal 182. Los hidrocarburos se llevan a la superficie a través de una perforación de pozo de producción de aceite vertical 180, y se transportan a uno o más tanques (no mostrados) sobre la superficie. A este respecto, una bomba sumergible eléctrica (ESP) 184 se proporciona cerca del fondo de la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180. La bomba sumergible eléctrica (ESP) 184 y todo el cableado eléctrico necesario para la operación y control de la bomba (ESP) 184 se proporcionan dentro de la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180. En la modalidad ilustrada, la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180 es separada de la perforación de pozo de generación de vapor y de inyección 130. En otras modalidades, la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180 se puede formar como una parte de la perforación de pozo de generación de vapor y de inyección 130. Por supuesto, aquellos expertos en la téenica reconocerán que puede haber una o más perforaciones de pozo de recolección horizontal 182 y una o más perforación de pozo de producción de aceite vertical 180 para cada perforación de pozo de generación de vapor 130. De manera similar, puede haber una pluralidad de una o más perforaciones de pozo de generación de vapor 130 para cada perforación de pozo de recolección horizontal 182 y/o cada perforación de pozo de producción de aceite vertical 180 para la distribución de vapor mejorada.

Con referencia ahora a la Figura 3, se ilustra una vista de sección transversal de una modalidad de un arreglo de intercambiador de calor de fondo de pozo 300 de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. De acuerdo con el arreglo 300 de la Figura 3, proporciona un sistema de intercambiador de calor de fondo de pozo 110 para proporcionar calor al agua de alimentación para generar vapor de alta calidad.

De acuerdo con la modalidad ilustrada en la Figura 3, el sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 se ubica dentro de una perforación de pozo vertical 130. La perforación de pozo vertical 130 incluye cadenas de tubería concéntricas aisladas formadas para permitir que varios fluidos fluyan a través de las mismas. El agua de alimentación caliente se inyecta en la perforación de pozo vertical 130 hacia abajo a través del anillo del entubado o la cadena de tubería concéntrica más exterior 120. El sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 se configura para evaporar instantáneamente el agua de alimentación caliente en vapor 129, y el vapor se dirige a los hidrocarburos en una formación subterránea subsuperficial a través de, por ejemplo, las perforaciones 128 en la perforación de pozo 130. Las perforaciones 128 se ilustran esquemáticamente en la Figura 1 cerca del fondo de la perforación de pozo vertical 130.

El vapor adiciona energía térmica a los hidrocarburos para reducir la viscosidad de los hidrocarburos de un depósito de formación subterránea subsuperficial, causando que los hidrocarburos de una formación subterránea subsuperficial fluyan hacia abajo debido al drenaje por gravedad. Los hidrocarburos de la formación subterránea subsuperficial que fluyen hacia abajo por la via del drenaje por gravedad se capturan en una perforación de pozo de producción horizontal (por ejemplo, perforación de pozo 182 de la Figura 4) y se llevan a la superficie a través de una bomba de barra aspirante 140 o una bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 y se transportan a uno o más tanques (no mostrados) sobre la superficie. A este respecto, una bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 se proporciona en un punto suficientemente profundo para capturar los hidrocarburos fluyentes. La bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 y todo el cableado eléctrico necesario para la operación y control de la bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 se proporcionan dentro de una perforación de pozo. En la modalidad ilustrada, la cadena de tubería que forma la bomba de barra aspirante 140 no es concéntrica con las otras cadenas de tubería en el arreglo de intercambiador de calor de fondo de pozo 100. Por supuesto, aquellos expertos en la téenica reconocerán que la bomba de barra aspirante 140 o una bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 se puede ubicar diferentemente en modalidades diferentes.

Con referencia nuevamente a la Figura 3, un fluido de transferencia de calor calentado se suministra a través de una cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112. El fluido de transferencia de calor calentado se proporciona desde la superficie a una posición dentro de la perforación de pozo. El fluido de transferencia de calor calentado se bombea a través de la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 en un gasto de flujo muy alto para minimizar la pérdida de calor al agua de alimentación caliente.

Adicionalmente, el agua de alimentación caliente se inyecta en el anillo del entubado 120 o a la cadena de tubería más exterior de la configuración concéntrica. El agua de alimentación caliente se puede inyectar a una temperatura supercalentada para maximizar la energía térmica suministrada a los hidrocarburos en la formación subterránea subsuperficial. En la modalidad ilustrada, el agua de alimentación caliente desciende hacia abajo del anillo del entubado 120 o el agua de alimentación caliente puede descender en la cadena de tubería más exterior en la configuración de tubería concéntrica.

En el intercambiador de calor de fondo de pozo 110 mostrado en la Figura 3, la cadena de tubería de entrada 112 conecta a una cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152 dentro de una porción de cámara de vapor 150 del intercambiador de calor de fondo de pozo 110. El fluido de transferencia de calor de la cadena de tubería de entrada 112 pasa a través de la tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo. El calor de la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152 vaporiza el agua de alimentación caliente en el anillo del entubado o la cadena de tubería concéntrica más exterior 120 dentro de la porción de cámara de vapor 150. Después de pasar a través del intercambiador de calor de fondo de pozo 110 y la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152, el fluido de transferencia de calor de retorno asciende en la cadena de tubería de salida 114 al calentador de fluido térmico superficial para el recalentamiento y recirculación del fluido de transferencia de calor calentado.

En contraste a la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo ilustrada en la Figura 1, la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo en la Figura 3 comprende múltiples ramificaciones para la transferencia más eficiente de calor al agua de alimentación caliente. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 3, las diferentes ramificaciones de la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo puede extenderse a diferentes profundidades de una formación gruesa, para de esta manera proporcionar energía térmica simultánea por la vía del vapor de alta calidad a un intervalo más grande de profundidades de la formación subterránea. En otros ejemplos, las diferentes ramificaciones de la tubería de intercambiador de calor de fondo de pozo pueden extenderse a formaciones separadas para suministrar simultáneamente energía térmica a cada una de las formaciones separadas.

Con referencia nuevamente a la Figura 3, similar a la modalidad de la Figura 1, un ensamblaje empacador 154 con una válvula(s) de alimentación 156 controla el gasto de agua de alimentación caliente en el intercambiador de calor de fondo de pozo 110. En una modalidad, la válvula(s) de alimentación 156 responde a las diferencias de presión entre el agua de alimentación caliente en la base del anillo del entubado de agua de alimentación caliente o la cadena de tubería concéntrica más exterior 120 y la presión de vapor dentro de la porción de cámara de vapor 150 de modo que la calidad del vapor se mantiene en un alto valor.

Después de la transferencia del calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación caliente, el fluido de transferencia enfriado se regresa a la superficie a través de una cadena de tubería de salida de fluido de transferencia de calor frío 114 al calentador de fluido térmico superficial para el recalentamiento y recirculación del fluido de transferencia de calor calentado. Una capa de aislamiento 116 se puede proporcionar entre la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 y la cadena de tubería de salida de fluido de transferencia de calor frío 114.

Un lavado de incrustación de ácido se suministra a través de una cadena de tubería 160 al sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110. En la modalidad ilustrada de la Figura 3, una cadena de tubería 160 se dedica para el lavado de incrustación de ácido. En otras modalidades, el anillo del entubado o la cadena de tubería concéntrica más exterior 120 utilizada para el agua de alimentación caliente también se pueden utilizar para el lavado de incrustación de ácido, por ejemplo, sustituir temporalmente el lavado de incrustación de ácido por el agua de alimentación caliente.

La concentricidad de las diversas cadenas de tubería en la perforación de pozo vertical 130 se ilustra en la vista de sección transversal ilustrada en la Figura 3 y tomada a lo largo de III-III. En la modalidad ilustrada, un lavado de incrustación de ácido se lleva a través de una cadena de tubería más céntrica 160. El fluido de transferencia de calor caliente se lleva hacia abajo a través de una cadena de tubería interior 112, y el fluido de transferencia enfriado se regresa hacia arriba a través de una cadena de tubería 114 exterior de la cadena de tubería interior 112. Una capa de aislamiento 116 se proporciona entre las dos cadenas de tubería más interiores para prevenir la transferencia de calor del fluido de transferencia de calor calentado al fluido de transferencia enfriado que es regresado. El agua de alimentación caliente se lleva hacia abajo a través del anillo del entubado 120. Como se mencionó en lo anterior, en la modalidad de la Figura 3, la bomba de barra aspirante 140 o una bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 se ubica en una manera no concéntrica, por ejemplo, dentro de un porción de la cadena de tubería concéntrica más exterior o el anillo del entubado 120.

Con referencia ahora a la Figura 4, se ilustra una vista de sección transversal de otra modalidad de un arreglo de intercambiador de calor de fondo de pozo 200 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El arreglo 400 de la Figura 4 es similar a la modalidad ilustrada en la Figura 3, pero con una diferencia en la manera en que los hidrocarburos se recuperan y se suministran a la superficie.

Como con la modalidad de la Figura 3, la Figura 4 ilustra una modalidad en la cual el sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 se ubica dentro de una perforación de pozo vertical 130. La perforación de pozo vertical 130 incluye cadenas de tubería concéntricas formadas para permitir que varios fluidos fluyan a través de las mismas. El agua de alimentación caliente se inyecta en la perforación de pozo vertical 130 a través de una cadena de tubería concéntrica o el anillo del entubado 120. El sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 se configura para evaporar instantáneamente el agua de alimentación caliente en vapor 129, y el vapor se dirige a los hidrocarburos en una formación subterránea subsuperficial a través de, por ejemplo, las perforaciones 128 en la perforación de pozo 130. El vapor se dirige en la formación subterránea geológica alrededor de la perforación de pozo vertical 130.

Como con las modalidades de las Figuras 1-3, en la modalidad de la Figura 4, un fluido de transferencia de calor calentado se suministra a través de una cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112. El fluido de transferencia de calor calentado se proporciona desde la superficie a una posición dentro de la perforación de pozo. El fluido de transferencia de calor calentado se bombea a través de la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 en un gasto de flujo muy alto para minimizar la pérdida de calor al agua de alimentación caliente.

El agua de alimentación caliente se inyecta en una cadena de tubería concéntrica separada o el anillo del entubado 120 de la configuración concéntrica. En la modalidad ilustrada, el agua de alimentación caliente desciende hacia abajo del anillo del entubado 120 o la cadena de tubería más exterior en la configuración concéntrica. El fluido de transferencia de calor calentado en la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 evapora instantáneamente el agua de alimentación caliente en vapor de alta calidad 129 que se dirige a través de las perforaciones 128 y en la formación subterránea subsuperficial.

En el intercambiador de calor de fondo de pozo 110 mostrado en la Figura 4, la cadena de tubería de entrada 112 conecta a una cadena de tubería de intercambiador de calor de fondo de pozo 152 dentro de una porción de cámara de vapor 150 del intercambiador de calor de fondo de pozo 110. El fluido de transferencia de calor de la cadena de tubería de entrada 112 pasa a través de la tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo. El calor de la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152 vaporiza el agua de alimentación caliente en la tubería 120 dentro de la porción de cámara de vapor 150. Después de pasar a través del intercambiador de calor de fondo de pozo 110 y la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152, el fluido de transferencia de calor de retorno asciende en la cadena de tubería de salida 114 al calentador de fluido térmico superficial para el recalentamiento y recirculación del fluido de transferencia de calor calentado.

En contraste a la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo ilustradas en las Figuras 1 y 2 y similar a la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo de la Figura 3, la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo en la Figura 4 comprende múltiples ramificaciones para la transferencia más eficiente del calor al agua de alimentación caliente. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 3, las diferentes ramificaciones de la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo pueden extenderse a diferentes profundidades, para de esta manera proporcionar vapor de alta calidad a un intervalo más grande de profundidades de la formación subterránea.

Un ensamblaje empacador 154 con una válvula(s) de alimentación 156 controla el gasto de agua de alimentación caliente en el intercambiador de calor de fondo de pozo 110. En una modalidad, la válvula(s) de alimentación 156 responde a las diferencias de presión entre el agua de alimentación caliente en la base del anillo del entubado de agua de alimentación caliente 120 y la presión de vapor dentro de la porción de cámara de vapor 150 de modo que la calidad del vapor se mantiene en alto valor.

Después de la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación caliente, el fluido de transferencia enfriado se regresa a la superficie a través de una cadena de tubería de salida de fluido de transferencia de calor frío 114. Una capa de aislamiento 116 se puede proporcionar entre la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 y la cadena de tubería de salida de fluido de transferencia de calor frío 114.

Un lavado de incrustación de ácido se suministra a través de una cadena de tubería 160 al sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110. En la modalidad ilustrada de la Figura 4, una cadena de tubería 160 se dedica para el lavado de incrustación de ácido. En otras modalidades, el anillo del entubado 120 utilizado para el agua de alimentación caliente también se puede utilizar para el lavado de incrustación de ácido, por ejemplo, al sustituir temporalmente el agua de incrustación de ácido por el agua de alimentación caliente.

La concentricidad de las diversas cadenas de tubería en la perforación de pozo vertical 130 se ilustra en la vista de sección transversal ilustrada en la Figura 4 y tomada a lo largo de IV-IV. En la modalidad ilustrada, un lavado de incrustación de ácido se lleva a través de una cadena de tubería más céntrica 160. El fluido de transferencia de calor caliente se lleva hacia abajo a través de una cadena de tubería interior 112, y el fluido de transferencia enfriado se regresa hacia arriba a través de una cadena de tubería 114 exterior a la cadena de tubería interior 112. Una capa de aislamiento 116 se proporciona entre las dos cadenas de tubería más interiores para prevenir la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor calentado al fluido de transferencia enfriado que es regresado. El agua de alimentación caliente se lleva hacia abajo a través de la cadena de tubería concéntrica más exterior o el anillo del entubado 120.

Similar a la modalidad de la Figura 2, la modalidad ilustrada en la Figura 4 incluye un arreglo de la recuperación con una perforación de pozo de producción de aceite vertical separada 180 y una perforación de pozo de recolección horizontal 182. Los hidrocarburos que fluyen hacia abajo por la vía del drenaje por gravedad se recolectan en la perforación de pozo de recolección horizontal 182. Los hidrocarburos se llevan a la superficie a través de una perforación de pozo de producción de aceite vertical 180, y se transportan a uno o más tanques (no mostrados) sobre la superficie. A este respecto, una bomba sumergible eléctrica (ESP) 184 se proporciona cerca del fondo de la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180. La bomba sumergible eléctrica (ESP) 184 y todo el cableado eléctrico necesario para la operación y control de la bomba sumergible eléctrica (ESP) 184 se proporcionan dentro de la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180. En la modalidad ilustrada, la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180 está separada de la perforación de pozo de inyección de vapor 130. En otras modalidades, la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180 se puede formar como una parte de la perforación de pozo de inyección de vapor 130. Como es mencionado en lo anterior, aquellos expertos en la téenica reconocerán que puede haber una o más perforaciones de pozo horizontales de recolección 182 y una o más perforaciones de pozo de producción de aceite vertical 180 para cada perforación de generación de vapor 130. De manera similar, puede haber una pluralidad de una o más perforaciones de pozo de generación de vapor 130 para cada perforación de pozo de recolección horizontal 182 o cada perforación de pozo de producción de aceite vertical 180 para la distribución de vapor mejorada. Por ejemplo, una o más perforaciones de generación de vapor de fondo de pozo verticales se pueden proporcionar para una o más perforaciones de pozo de producción horizontal para mejorar la distribución de vapor sobre la formación subterránea.

Con referencia ahora a la Figura 5, se ilustra una vista de sección transversal de una modalidad de un arreglo de intercambiador de calor de fondo de pozo 500 de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. De acuerdo con el arreglo 500 de la Figura 5, un sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 se proporciona para proporcionar calor a la formación subterránea subsuperficial circundante. Contrario a las modalidades de las Figuras 1-4, la modalidad de la Figura 5 no usa agua de alimentación caliente para generar vapor. Como es descrito enseguida, el sistema de intercambio de calor 110 proporciona calor a la formación subterránea subsuperficial para calentar directamente la formación subterránea y/o proporcionar calor al agua ya en el ambiente subsuperficial para generar vapor.

De acuerdo con la modalidad ilustrada en la Figura 5, el sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 se ubica dentro de una perforación de pozo vertical 130. La perforación de pozo vertical 130 incluye cadenas de tubería concéntricas formadas para permitir que varios fluidos fluyan a través de las mismas.

El sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 incluye una serie de perforaciones 128 en la perforación de pozo vertical 130 para transferir calor a la formación subterránea exterior a la perforación de pozo 130. La transferencia de calor conductivo o convectivo desde el sistema de intercambio de calor a la formación subterránea adiciona energía térmica a los hidrocarburos en la formación subterránea subsuperficial y sirve para reducir la viscosidad de los hidrocarburos de un depósito de formación subterránea subsuperficial, causando que los hidrocarburos de la formación subterránea subsuperficial fluyan hacia abajo debido al drenaje por gravedad. Los hidrocarburos de la formación subterránea subsuperficial· se capturan en una perforación de pozo de producción horizontal (por ejemplo, perforación de pozo 182 de las Figuras 2 y 4) y se llevan a la superficie a través de una bomba de barra aspirante 140 o una bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 y se transportan a uno o más tanques (no mostrados) sobre la superficie. A este respecto, una bomba de barra aspirante 140 o una bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 se proporciona en un punto suficientemente profundo para capturar los hidrocarburos fluyentes. La bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 y todo el cableado eléctrico necesario para la operación y control de la bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 se proporcionan dentro de una cadena de tubería en una perforación de pozo vertical que puede incluir una bomba de barra aspirante 140. En la modalidad ilustrada, la bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 o la bomba de barra aspirante 140 no son concéntricas con las otras cadenas de tubería en el arreglo de intercambiador de calor de fondo de pozo 100. Por supuesto, aquellos expertos en la téenica reconocerán que la bomba de barra aspirante 140 y la bomba sumergible eléctrica (ESP) 142 se pueden ubicar diferentemente en modalidad diferentes.

Con referencia nuevamente a la Figura 5, un fluido de transferencia de calor calentado se suministra a través de una cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112. El fluido de transferencia de calor calentado se proporciona desde la superficie a una posición dentro de la perforación de pozo. El fluido de transferencia de calor calentado se bombea a través de la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 en un gasto de flujo muy alto para minimizar la pérdida de calor.

En el intercambiador de calor de fondo de pozo 110 mostrado en Figura 5, la cadena de tubería de entrada 112 conecta a una cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152 dentro de una porción de cámara 150 del intercambiador de calor de fondo de pozo 110. El fluido de transferencia de calor de la cadena de tubería de entrada 112 pasa a través de la tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo. La cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152 transfiere el calor desde el fluido de transferencia de calor a través de las perforaciones 128 en la formación subterránea circundante. El calor transferido a la formación subterránea causa calor sustancial de los hidrocarburos directamente por el calor a través de la conducción y/o por la generación de vapor del agua que ya está en la formación subterránea. Después de pasar a través del intercambiador de calor de fondo de pozo 110 y la cadena de tubería de intercambiador de calor de fondo de pozo 152, el fluido de transferencia de calor de retorno asciende a la cadena de tubería de salida 114.

Después de la transferencia del calor desde el fluido de transferencia de calor a la formación subterránea circundante, el fluido de transferencia enfriado se regresa a la superficie a través de una cadena de tubería de salida de fluido de transferencia de calor frío 114. Una capa de aislamiento 116 se puede proporcionar entre la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 y la cadena de tubería de salida de fluido de transferencia de calor frío 114.

Puesto que no se utiliza agua de alimentación caliente o vapor en la modalidad de la Figura 5, no hay necesidad por un lavado de incrustación de ácido.

La concentricidad de las diversas cadenas de tubería en la perforación de pozo vertical 130 se ilustra en la vista de sección transversal ilustrada en la Figura 5 y tomada a lo largo de V-V. En la modalidad ilustrada, el fluido de transferencia de calor caliente se lleva hacia abajo a través de una cadena de tubería interior 112, y el fluido de transferencia enfriado se regresa hacia arriba a través de una cadena de tubería 114 exterior a la cadena de tubería interior 112. Una capa de aislamiento 116 se proporciona entre las dos cadenas de tubería más interiores para prevenir la transferencia de calor del fluido de transferencia de calor calentado al fluido de transferencia enfriado que es regresado.

Con referencia ahora a la Figura 6, se ilustra una vista de sección transversal de otra modalidad de un arreglo de intercambiador de calor de fondo de pozo 600 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El arreglo 600 de la Figura 6 es similar a la modalidad ilustrada en la Figura 5, pero como una diferencia en la manera en que los hidrocarburos se recuperan y se suministran a la superficie. Además, contraria a las modalidades de las Figuras 1-4 y similar a la modalidad de la Figura 5, la modalidad de la Figura 6 no utiliza agua de alimentación caliente para generar vapor, sino en cambio proporciona calor conductivo o convectivo a la formación subterránea subsuperficial para calentar directamente el formación subterránea y/o proporcionar calor al agua que ya está en el ambiente subsuperficial para generar vapor en la formación subterránea.

Como con la modalidad de la Figura 5, la Figura 6 ilustra una modalidad en la cual el sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 se ubica dentro de una perforación de pozo vertical 130. La perforación de pozo vertical 130 incluye cadenas de tubería concéntricas formadas para permitir que varios fluidos fluyan a través de las mismas. El sistema de intercambio de calor de fondo de pozo 110 incluye una serie de perforaciones 128 en la perforación de pozo vertical 130 para transferir calor a la formación subterránea exterior a la perforación de pozo vertical 130. La transferencia de calor desde el sistema de intercambio de calor a la formación subterránea adiciona energía térmica a los hidrocarburos en la formación subterránea subsuperficial y sirve para reducir la viscosidad de los hidrocarburos de un depósito de formación subterránea subsuperficial, causando que los hidrocarburos de la formación subterránea subsuperficial fluyan hacia abajo debido al drenaje por gravedad .

Como con las modalidades de las Figuras 1-3, en la modalidad de la Figura 4, un fluido de transferencia de calor calentado se suministra a través de una cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112. El fluido de transferencia de calor calentado se proporciona desde la superficie a una posición dentro de la perforación de pozo. El fluido de transferencia de calor calentado se bombea a través de la cadena de tubería de entrada de fluido de transferencia de calor 112 en un gasto de flujo muy alto para minimizar la pérdida de calor en la perforación de pozo.

En el intercambiador de calor de fondo de pozo 110 mostrado en la Figura 6, la cadena de tubería de entrada 112 conecta a una cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152 dentro de una porción de cámara 150 del intercambiador de calor de fondo de pozo 110. El fluido de transferencia de calor de la cadena de tubería de entrada 112 pasa a través de la tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo. La cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152 transfiere el calor desde el fluido de transferencia de calor a través de las perforaciones 128 a la formación subterránea circundante. El calor transferido a la formación subterránea causa que el calor sustancial de los hidrocarburos directamente por el calor conductivo o convectivo y/o al generar vapor del agua que ya está en la formación subterránea. Después de pasar a través del intercambiador de calor de fondo de pozo 110 y la cadena de tubería del intercambiador de calor de fondo de pozo 152, el fluido de transferencia de calor de retorno asciende a la cadena de tubería de salida 114 al calentador de fluido térmico superficial para el recalentamiento y recirculación del fluido de transferencia de calor calentado.

Puesto que no se utiliza agua de alimentación caliente y el vapor no se crea en la modalidad de la Figura 6, no hay necesidad por un lavado de incrustación de ácido.

La concentricidad de las diversas cadenas de tubería en la perforación de pozo vertical 130 se ilustra en la vista de sección transversal ilustrada en la Figura 6 y tomada a lo largo de VI-VI. En la modalidad ilustrada, el fluido de transferencia de calor caliente se lleva hacia abajo a través de una cadena de tubería interior 112, y el fluido de transferencia enfriado se regresa hacia arriba a través de una cadena de tubería 114 exterior a la cadena de tubería interior 112. Una capa de aislamiento 116 se proporciona entre las dos cadenas de tubería más interiores para prevenir la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor calentado al fluido de transferencia enfriado que es regresado.

Similar a las modalidades de las Figuras 2 y 4, la modalidad ilustrada en la Figura 6 incluye un arreglo de recuperación con una cadena de tubería vertical separada 180 y una perforación de colección horizontal 182. Los hidrocarburos que fluyen hacia abajo por la vía del drenaje por gravedad se recolectan en la perforación de pozo de recolección horizontal 182. Los hidrocarburos se llevan a la superficie a través de una perforación de pozo de producción de aceite vertical 180, y se transportan a uno o más tanques (no mostrados) sobre la superficie. A este respecto, una bomba sumergible eléctrica (ESP) 184 se proporciona cerca del fondo de la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180. La bomba sumergible eléctrica (ESP) 184 y todo el cableado eléctrico necesario para la operación y control de la bomba sumergible eléctrica (ESP) 184 se proporcionan dentro de la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180. En la modalidad ilustrada, la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180 está separada de la perforación de pozo 130. En otras modalidades, la perforación de pozo de producción de aceite vertical 180 se puede formar como una parte de la perforación de pozo 130. Como se mencionó en lo anterior, aquellos expertos en la téenica reconocerán que puede haber uno o más perforaciones de pozo de recolección horizontal 182 y una o más perforaciones de pozo de producción de aceite vertical 180 para cada perforación de pozo de generación de vapor 130. De manera similar, puede haber una pluralidad de una o más perforaciones de pozo de generación de vapor 130 que se encuentran en cada perforación de recolección horizontal 182 o cada perforación de pozo de producción de aceite vertical 180 para la distribución de vapor mejorada.

En algunos ejemplos, los arreglos de suministro de energía térmica descritos en lo anterior se pueden utilizar en conjunción con métodos de fracturación de producción de aceite. Por ejemplo, la generación de vapor de fondo de pozo se puede utilizar para permitir la inyección de vapor de alta calidad, de alta presión para facilitar la fracturación de formaciones subterráneas. La inyección de vapor de alta calidad, de alta presión puede dar por resultado la propagación de fracturas en la formación o la capa rocosa. La fracturación con vapor es una téenica utilizada para fracturar la capa rocosa directamente adyacente al pozo de petróleo y gas para aumentar sustancialmente la recuperación de hidrocarburo. La fracturación con vapor elimina los impactos ambientales potenciales, incluyendo la contaminación del agua del suelo, riesgos a la calidad del aire, la migración de gases y sustancias químicas de fracturación hidráulica al agua del suelo, la superficie, la contaminación superficial de derrames y los efectos a la salud a partir de éstos. La fracturación con vapor se dirige a la vasta cantidad de aceite pesado viscoso producido de bajo volumen, diatomita de baja permeabilidad, aceite de esquisto aceite estancado, gas de esquisto y metano de lecho de carbón mineral. La fracturación con vapor es ambientalmente segura y cumplirá con los ambientalistas y no perjudicara la salud de los habitantes.

El fluido de transferencia de calor se calienta por el calentador de fluido térmico a una temperatura muy alta. A este respecto, el fluido de transferencia de calor debe tener un punto de ebullición muy alto. En una modalidad, el fluido de transferencia de calor es sal fundida con una temperatura de ebullición de aproximadamente 621°C (1150°F). De esta manera, el calentador de fluido térmico calienta el fluido de transferencia de calor a una temperatura tan alta como 621°C (1150°F). En otras modalidades, el fluido de transferencia de calor no corrosivo sintético se calienta a una temperatura de aproximadamente 510°C (950°F) u otra temperatura. De preferencia, el fluido de transferencia de calor se calienta a una temperatura que es mayor que 371°C (700°F). El fluido de transferencia de calor considerado apropiado por aquellos expertos en la téenica que se puede inyectar en la perforación de pozo tal como aceite de diésel, aceite de gas, sodio fundido y fluidos de transferencia de calor sintéticos, por ejemplo, el fluido de transferencia de calor THERMINOL™ 59 que es comercialmente disponible de Solutia, Inc., MARLOTHERM™ el fluido de transferencia de calor que es comercialmente disponible de Condea Vista Co., los fluidos de transferencia de calor SYLTHERM™ y DOWTHERM™ que son comercialmente disponibles de The Dow Chemical Company.

De esta manera, las modalidades descritas en la presente generalmente se relacionan a sistemas, métodos y calentadores de fluido térmico para tratar una formación subterránea subsuperficial. Las modalidades descritas en la presente también se relacionan generalmente a calentadores de fluido térmico que tienen componentes novedosos en los mismos. Tales calentadores de fluido térmico se pueden obtener al utilizar los sistemas y métodos descritos en la presente.

En ciertas modalidades, la invención proporciona uno o más sistemas, métodos y/o calentador. En algunas modalidades, los sistemas, métodos y/o calentador se utilizan para tratar una formación subterránea subsuperficial.

En algunas modalidades, un sistema de tratamiento de calor In Situ para producir hidrocarburos a partir de una formación subterránea subsuperficial incluye una pluralidad de perforaciones de pozo en la formación subterránea; tubería ubicada en por lo menos dos de las perforaciones de pozo; un sistema de circulación de fluido acoplado a la tubería; y un suministro de calor configurado para calentar un fluido de transferencia de calor continuamente circulado a través de la tubería para calentar la temperatura de la formación subterránea a temperaturas que permiten la producción de hidrocarburo a partir de la formación subterránea.

En algunas modalidades, un método para calentar una formación subterránea subsuperficial incluye calentar un fluido de transferencia de calor utilizando el intercambio de calor con un suministro de calor; circular continuamente el fluido de transferencia de calor a través de la tubería en la formación subterránea para -calentar una porción de la formación subterránea para permitir que los hidrocarburos sean producidos de la formación subterránea; y producir hidrocarburos a partir de la formación subterránea.

En algunas modalidades, un método para calentar una formación subterránea subsuperficial incluye pasar un fluido de transferencia de calor desde un calentador de fluido térmico superficial a un intercambiador de calor de fondo de pozo; calentar el fluido de transferencia de calor a una primera temperatura; hacer fluir el fluido de transferencia de calor a través de una sección de calentador a un sumidero, en donde el calor se transfiere desde la sección del calentador a un área de tratamiento en la formación subterránea; elevar el gas del fluido de transferencia de calor a la superficie del sumidero; y regresar por lo menos una porción del fluido de transferencia de calor al recipiente.

En modalidades adicionales, las características de las modalidades especificas se pueden combinar con características de otras modalidades. Por ejemplo, las características de una modalidad se pueden combinar con características de cualquiera de las otras modalidades.

En modalidades adicionales, el tratamiento de una formación subterránea subsuperficial se realiza utilizando cualquiera de los métodos, sistemas o el calentador descritos en la presente.

En modalidades adicionales, las características adicionales se pueden adicionar a las modalidades específicas descritas en la presente.

La descripción anterior de las modalidades se ha presentado para propósitos de ilustración y descripción. La descripción anterior no se propone para ser exhaustiva o para limitar las modalidades de la presente invención a la forma precisa descrita, y modificaciones y variaciones son posibles en vista de las enseñanzas anteriores o se pueden adquirir a partir de la práctica de las diversas modalidades. Las modalidades discutidas en la presente se eligieron y se describieron con el fin de explicar los principios y la naturaleza de las diversas modalidades y su aplicación práctica para permitir a un experto en la téenica en utilizar la presente invención en varias modalidades y con varias modificaciones como sean adecuadas al uso particular contemplado. Las características de las modalidades descritas se pueden combinar en todas las combinaciones posibles de métodos, aparatos, módulos, sistemas y productos de programa de computadora.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método, caracterizado porque comprende: calentar un fluido de transferencia de calor; circular continuamente el fluido de transferencia de calor en una perforación de pozo vertical a un intercambiador de calor de fondo de pozo ubicado en una cámara de vapor de la perforación de pozo vertical; hacer avanzar agua de alimentación caliente en la perforación de pozo vertical al intercambiador de calor de fondo de pozo, en donde el intercambiador de calor de fondo de pozo se configura para transferir calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación caliente para generar vapor; transmitir el vapor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo en una formación subterránea, mediante lo cual la energía térmica del vapor causa una reducción de viscosidad de los hidrocarburos en la formación subterránea; inyectar un lavado de incrustación de ácido para contrarrestar la acumulación de incrustación en el intercambiador de calor de fondo de pozo desde el agua de alimentación caliente; y regresar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo al calentador de fluido térmico superficial.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido de transferencia de calor comprende uno o más de los siguientes: aceite de diésel, aceite de gas, sodio fundido o un fluido de transferencia de calor sintético.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el lavado de incrustación de ácido es ácido clorhídrico.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: recuperar los depósitos de aceite licuado en una perforación de pozo horizontal; y transmitir los depósitos de aceite licuado a la superficie a través de una línea de producción.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: recuperar los hidrocarburos licuados utilizando una bomba sumergible eléctrica (ESP) o barra aspirante que incluye una bomba de sumidero ubicada cerca del fondo de la perforación de pozo vertical.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la bomba sumergible eléctrica (ESP) o barra aspirante se extiende a través de la perforación de pozo vertical.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido de transferencia de calor se calienta a por lo menos 371°C (700°F).

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido de transferencia de calor es sal fundida o un fluido de transferencia de calor no corrosivo sintético.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la perforación de pozo vertical incluye cadenas de tubería concéntricas para el flujo del fluido de transferencia de calor calentado, el fluido de transferencia enfriado y el agua de alimentación caliente.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la perforación de pozo vertical además incluye una cadena de tubería concéntrica para el flujo del lavado de incrustación de ácido.

11. Un sistema, caracterizado porque comprende: una perforación de pozo vertical; un intercambiador de calor de fondo de pozo ubicado en una posición de fondo de pozo de la perforación de pozo vertical; un sistema de circuito de fluido de transferencia de calor para circular continuamente el fluido de transferencia de calor calentado en una perforación de pozo vertical o el intercambiador de calor de fondo de pozo; un sistema de agua de alimentación caliente para proporcionar agua de alimentación caliente en la perforación de pozo vertical al intercambiador de calor de fondo de pozo; y un sistema de lavado de incrustación de ácido para incrustar un lavado de incrustación de ácido para contrarrestar la acumulación de incrustación a partir del agua de alimentación caliente; en donde el intercambiador de calor de fondo de pozo se configura para transferir calor desde el fluido de transferencia de calor calentado al agua de alimentación caliente para generar vapor; en donde el vapor se transmite desde el intercambiador de calor de fondo de pozo a una formación subterránea, mediante lo cual la energía térmica del vapor causa una reducción en la viscosidad de los hidrocarburos en la formación subterránea; y en donde el sistema de circuito de fluido de transferencia de calor se configura para regresar el fluido de transferencia del calor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo al calentador de fluido térmico superficial.

12. El sistema de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende: una perforación de pozo horizontal configurada para recolectar los hidrocarburos licuados; y una línea de producción en la perforación de pozo vertical conectada a la perforación de pozo horizontal que es configurada para transmitir los hidrocarburos licuados a la superficie.

13. El sistema de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende: una bomba sumergible eléctrica (ESP) o una barra aspirante configurada para recuperar los hidrocarburos licuados ubicadas cerca del fondo de la perforación de pozo vertical.

14. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la bomba sumergible eléctrica (ESP) o barra aspirante se extiende a la superficie dentro de la perforación de pozo vertical.

15. Un método, caracterizado porque comprende: calentar un fluido de transferencia de calor; circular continuamente el fluido de transferencia de calor en una perforación de pozo vertical a un intercambiador de calor de fondo de pozo; transferir energía térmica desde el fluido de transferencia de calor a una formación subterránea a través de un intercambiador de calor de fondo de pozo, mediante lo cual la energía térmica transferida a la formación subterránea causa una reducción en la viscosidad de los hidrocarburos en la formación subterránea; regresar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor de fondo de pozo a la superficie; y recuperar los hidrocarburos licuados utilizando una bomba sumergible eléctrica (ESP) o barra aspirante que incluye una bomba de sumidero ubicada cerca del fondo de la perforación de pozo vertical.